JP4387769B2 - Winding core and transformer - Google Patents
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Description
本発明は、方向性を有する電磁鋼板を巻回して構成された巻鉄心及びこれを具備した変圧器に関する。 The present invention relates to a wound iron core configured by winding a magnetic steel sheet having directionality and a transformer including the wound iron core.
従来より、変圧器100における巻鉄心101の構成は、図17に示すように、帯状の電磁鋼板102を巻回し、この電磁鋼板102を幅方向に対して、例えば1巻回(ワンターン)毎に切断したものに巻線103を挿入後、この電磁鋼板102の切断端102a同士を突合せて接合部104として閉じて、前記巻線103を固定するというものが一般的である。この場合、前記接合部104において、一度切断した電磁鋼板102の切断端102a同士を再度密に接触させて閉じることは構造上非常に困難であり当該接合部104には必然的に僅かな隙間、つまり磁性体が存在しない空隙が生じてしまうのが現実である。
Conventionally, the structure of the
このような巻鉄心101において、磁束Aは、図18にその一部を示すように、電磁鋼板102の巻回方向に流れているので、当該磁束Aは前記接合部104に対して直角に且つ幅方向の全部が一挙に達する。しかし、この接合部104は上記のように空隙であり磁気抵抗が非常に高いので、前記磁束Aはこの空隙を事前に避けようとし、同図18のように、接合部104に達する前に上下どちらかの電磁鋼板102に対して緩やかな傾斜角度をもって渡り、流れていくものである。
ところで、昨今では、上記電磁鋼板102に代わり、薄板化され且つ極めて高い方向性を有する電磁鋼板が開発されている。この電磁鋼板105(図19参照)は、その高い方向性故に磁束が前記巻回方向以外の方向へは流れ難いという特性を有している。また、この電磁鋼板105は、前記薄板化により鋼板間の絶縁皮膜の存在が大きくなって、前記磁束が巻回方向以外の方向、特に厚み方向には流れ難いという特性が一層高められている。
By the way, in recent years, instead of the
このような電磁鋼板105を流れる磁束Bは、図19に示すように、前述した電磁鋼板102を流れる磁束Aとは異なり、接合部104へ達する前に上下どちらかの電磁鋼板105に渡ろうとせずに、そのまま磁気抵抗の高い接合部104に達する。そして、この磁束Bは、前記接合部104近傍のある時点に達したら急激に且つ一挙に上下どちらかの電磁鋼板105に渡ろうとし、瞬時に流れる方向を変化させられるので、前記電磁鋼板105に対し略直角の傾斜角度をもって渡るようになる。
As shown in FIG. 19, the magnetic flux B flowing through the
更に、上記のような接合部104に達した磁束Bは、当該接合部104近傍の最も磁気抵抗の小なる部分に流れようとするので、前記磁束Bはその磁気抵抗の小なる部分に集中して流れたり、或いは接合部104の空隙の一部に漏れ流れたりする。ところが、このような接合部104近傍で起こる磁束の集中、空隙に漏れることによる乱れは磁気損失となってしまうと共に、更に上記のように電磁鋼板105に対して、磁束Bが直角(略直角)に入射するとその周りに渦電流が発生し渦電流損失となってしまう。
Further, since the magnetic flux B that has reached the
なお、最近では、表面にケガキ(スクラッチ)が形成された磁区制御電磁鋼板と称される電磁鋼板が製品化されている。この磁区制御電磁鋼板を電磁鋼板105に用いれば、渦電流の発生を抑えることはできるが、接合部104近傍での磁束Bの集中や乱れに起因する磁気損失については、有効な対応がとられず、これはそのまま変圧器100における特性の悪化に繋がってしまっているのが現実である。つまり、折角の高い方向性を有する電磁鋼板、例えば磁区制御御電磁鋼板を使用して巻鉄心101を構成しても、その高い方向性を有する特性というメリットが、時に上記のような、磁束Bの集中や乱れを発生させてしまうようなデメリットとなってしまう場合があった。
Recently, an electrical steel sheet called a magnetic domain control electrical steel sheet having a marking (scratch) formed on the surface has been commercialized. If this magnetic domain control electrical steel sheet is used for the
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高い方向性を有する電磁鋼板を使用しても、その特性をメリットとして存分に生かし切ることができる巻鉄心及び変圧器を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide a wound iron core and a transformer that can fully utilize the characteristics as a merit even when a magnetic steel sheet having high orientation is used. Is to provide.
上記目的を達成するために、本発明の巻鉄心は、巻回された帯状の電磁鋼板を1巻回若しくは複数巻回毎に切断して単位鉄心とする複数の単位鉄心で構成され、各単位鉄心の切断端を突合せて接合部とするようにした巻鉄心において、前記単位鉄心の切断端は、巻回方向に夫々異なる角度をもって傾斜するように構成されていることを特徴とすることを特徴とする(請求項1の発明)。 In order to achieve the above object, the wound iron core of the present invention is composed of a plurality of unit iron cores, each of which is formed by cutting a wound belt-shaped electromagnetic steel sheet into one or more turns to make a unit iron core. in wound core was Unishi I shall be the butt joint of the cut ends of the core, the cut end of the unit iron core, that is characterized by being configured so as to be inclined with respectively different angles to the winding direction It is characterized (Invention of Claim 1).
この構成によれば、電磁鋼板により構成された単位鉄心を流れる磁束は、接合部に対して当該単位鉄心の幅方向の全部が一挙に達する訳ではなく、幅方向にて順次到達するようになるので、当該接合部近傍で磁束の集中を起こすことがない。更に、単位鉄心の各切断端を傾斜させることにより、接合部において磁束が幅方向に流れにくくなるので、当該接合部に達した磁束は速やかに上下の電磁鋼板に流れるようとするようになり、仮に高い方向性を有する電磁鋼板、例えば磁区制御電磁鋼板で構成された単位鉄心を流れる磁束であっても、接合部においてスムーズに上下どちらかの磁区制御電磁鋼板に渡り、接合部の空隙を流れることによる乱れも防止できる。 According to this configuration, the magnetic flux flowing through the unit iron core made of the electromagnetic steel sheet does not reach all at once in the width direction of the unit core at the joint, but sequentially reaches in the width direction. Therefore, magnetic flux concentration does not occur in the vicinity of the junction. Furthermore, by inclining each cut end of the unit core, the magnetic flux does not easily flow in the width direction at the joint, so that the magnetic flux that has reached the joint immediately flows to the upper and lower electromagnetic steel sheets, Even if the magnetic flux flows through a unit iron core composed of a magnetic steel sheet having a high directivity, for example, a magnetic domain control electrical steel sheet, it smoothly flows over either the upper or lower magnetic domain control electrical steel sheet and flows through the gap in the joint. Disturbances due to things can also be prevented.
そして、本発明の巻鉄心は、単位鉄心の切断端は、巻回方向に夫々異なる角度をもって傾斜するように構成されているので、例えば小型変圧器等において、構造上の都合や寸法の要求等から継鉄部が長く取れない場合等であっても、隣接する電磁鋼板同士間、つまり単位鉄心間のラップ部を確実に確保することができる。 The wound core of the present invention, the cutting edge of the unit of the iron core, which is configured so as to be inclined with respectively different angles to the winding direction, for example in small transformers, etc., the convenience and the dimensions of the structural requirements Even if the yoke part cannot be removed for a long time, etc., it is possible to reliably secure a lap part between adjacent electromagnetic steel sheets, that is, between unit iron cores.
また、巻回された帯状の電磁鋼板を1巻回若しくは複数巻回毎に切断して単位鉄心とする複数の単位鉄心で構成され、各単位鉄心の切断端を突合せて接合部とすると共に、各接合部を巻回方向にずらすようにした巻鉄心において、前記単位鉄心の切断端は、巻回方向に50°〜75°の角度をもって傾斜するように構成され、各単位鉄心は接合部の近傍で押圧部材により幅方向の両側から押圧され当該幅方向へずれるよう構成してもよい(請求項3の発明)。
この構成によれば、接合部に空隙が存在していても電磁鋼板、つまり単位鉄心が幅方向へずれることにより当該空隙が閉じられるので、前記電磁鋼板の切断端同士が接触できるようになる。
In addition, it is composed of a plurality of unit cores that are made by cutting the wound strip-shaped electrical steel sheet into one or more turns to make a unit core, and butt the cut ends of each unit core to form a joint, In the wound core in which each joint is shifted in the winding direction, the cut end of the unit core is configured to be inclined at an angle of 50 ° to 75 ° in the winding direction, and each unit core is formed of the joint. You may comprise so that it may be pressed from the both sides of the width direction by a press member in the vicinity, and may shift | deviate to the said width direction (invention of Claim 3 ).
According to this configuration, even if a gap exists in the joint, the gap is closed when the electromagnetic steel sheet, that is, the unit core is displaced in the width direction, so that the cut ends of the electromagnetic steel sheet can come into contact with each other.
以上の説明から明らかなように、本発明の巻鉄心及び変圧器によれば、高い方向性を有する電磁鋼板、いわゆる磁区制御電磁鋼板を使用しても、その特性をメリットとして存分に生かし切ることができるという優れた効果を得ることができる。 As is clear from the above description, according to the wound core and transformer of the present invention, even when using a magnetic steel sheet having high directivity, a so-called magnetic domain control electromagnetic steel sheet, the characteristics are fully utilized as a merit. It is possible to obtain an excellent effect of being able to
<第1の実施例>
以下、本発明の第1の実施例を図1ないし図4を参照して説明する。
図1には単相の変圧器1の概略的な外観図が示されている。巻鉄心2は、薄板化され且つ高い方向性を有する電磁鋼板、例えば磁区制御電磁鋼板を巻回し、この巻回物を1巻回(ワンターン)毎に切断して単位鉄心とする複数の単位鉄心2aから構成されている。そして、この巻鉄心2には、各単位鉄心2aの切断端4を拡開させた状態にして巻線3が嵌め込まれている。その後、各単位鉄心2aの切断端4同士を突合せて接合部5として閉じ、以って変圧器1が構成される。従って、巻鉄心2においては、上部継鉄部に接合部5が形成されることになる。
<First embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a schematic external view of a single-
単位鉄心2aの切断は、図2に示すように、巻回方向に対して切断角度θ(例えば、θ=60°)をもって傾斜するようになされるものであり、このように切断された切断端4を突合せた接合部5は僅かな隙間、いわゆる磁気抵抗の高い空隙を有している。また、各単位鉄心2aは、接合部5近傍で巻回方向に1枚毎にずれることに基づいて夫々互いが、図2に示すような、平行四辺形状のラップ部6を有するように構成されている。そして、これに起因して接合部5は巻回方向へ段階的にずれており、これら接合部5を幅方向から見た場合、この部分を拡大して示す図3のように、あたかも一般的なステップラップ接合であるかのように構成されている。
As shown in FIG. 2, the
ここで、図4は励磁周波数が50(Hz)の際の、接合部5における切断端4の切断角度θをパラメータとして、横軸に磁束密度(T)及び縦軸にBF(この場合のBFとは、素材損失に対する巻鉄心損失の比=素材損失/巻鉄心損失)をとって示す実験データのグラフである。この図4から明らかなように、切断角度θ=60°(図2にも示している。)の時に、BFが全ての磁束密度において全体的に良好な低い値を示している。そして、θ=60°を境に、θ=50°及びθ=75°でも、BFは全ての磁束密度で比較的良好な低い値を示している。しかし、θ=45°及びθ=90°(直角)では、BFはやや高い値となってしまう。
Here, FIG. 4 shows magnetic flux density (T) on the horizontal axis and BF on the vertical axis (BF in this case) with the cutting angle θ of the
この理由は、接合部5の切断端4の切断角度θを50°〜75°の範囲とさせることで、磁束は順次接合部5に達した順から漸次上下どちらかの単位鉄心2aに渡り、流れることができるので磁束の集中、これに起因した磁束密度の急激な上昇が起き難くなるということと、切断角度を上記範囲にすることにより切断端4、つまり接合部5近傍、或いは直前にて幅方向へ逃げる磁束が減り、より多くの磁束が上下どちらかの単位鉄心2aに渡り、流れようとする効果を高めるためである。なお、磁束の流れに対して接合部5が直角(90°)となると、これは従来技術に相当するものである。
The reason for this is that by setting the cutting angle θ of the
このように、上記第1の実施例によれば、接合部5の切断端4の切断角度θをθ=60°としているので、磁束は順次接合部5に達した順から漸次上下どちらかの単位鉄心2aに渡り、流れることができ、更に、この単位鉄心2aは、接合部5近傍でラップ部6を有しており、磁束はこの磁気抵抗の高い接合部5を事前に避けて上下どちらかの単位鉄心2aに渡り易くなるので、接合部5で磁束が一挙に流れることによる磁束の集中による磁束密度の急激な上昇、磁束の乱れ、そしてこれらに起因する単位鉄心2aに対する磁束の傾斜角度が直角となってしまうことによる渦電流の発生を、夫々抑えることが可能となり、延いては磁区制御電磁鋼板、つまり高い方向性を有する電磁鋼板のメリットを存分に生かし切った良好な特性の変圧器1を得ることができる。
As described above, according to the first embodiment, the cutting angle θ of the
<第2の実施例>
本発明の第2の実施例を、図5を用いて説明する。なお、第1の実施例と同様の部分には同符号を付し、その詳細な説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
第2の実施例では、各単位鉄心2aに形成された接合部10は当該単位鉄心2aの積層方向において交差するように構成されている。これらの接合部10はθ=60°の角度をもって切断されていると共に、各単位鉄心2aを1枚毎に反転させながら積層することにより隣接する接合部10における切断端4の切断角度を互いに180°ずらし、前記各接合部10を前記単位鉄心2aの積層方向に交差させるものである。このとき、各接合部10の交差中心にはひし形状の孔部10aが形成される。なお、接合部10における切断端4の切断角度は、図4に示すように、50°〜75°の範囲にあればよい。
<Second embodiment>
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and only different parts will be described.
In the second embodiment, the
各単位鉄心2aは、接合部10を交差させることに基づいて夫々が三角状のラップ部11を有し、これに起因して接合部10も巻回方向へ段階的に互い違いとなるようにずれており、これら接合部10を幅方向から見た場合、図5(b)に示すように、あたかも一般的な交互ラップ接合であるかのように構成されている。
単位鉄心2aにおける接合部10は磁気抵抗が高いため、前述の通り磁束はこの接合部10を避けて、磁気抵抗の低いところから上下どちらかの単位鉄心2に渡ろうとするが、この際、隣接する単位鉄心2aにおけるラップ部が小さい、或いはないと、磁束の流れはこの接合部10近傍における磁気抵抗の低いところにて集中し、乱れることにより高い磁気損失となり、変圧器(例えば、図1に示す変圧器1)の特性を悪化させる。
Each of the
Since the joint 10 in the
しかし、上記第2の実施例によれば、近接する単位鉄心2aは三角状のラップ部11を有し、しかもこのラップ部11は近接する接合部が互いに交差する構成となっており、接合部10近傍にて比較的大きな面積なものとなるので、このラップ部11により磁束が前記接合部10を事前に避け易くなり、磁束の集中や乱れを起しにくくなることに起因して磁気損失が減少し、変圧器(1)の特性を向上させることができる。更に、各切断端は60°の角度をもって傾斜しているので、接合部10に達した磁束は、磁束の集中による磁束密度の急激な上昇や乱れを、一層起すことなくスムーズに上下どちらかの単位鉄心2aに渡り、流れることができ、上記効果をより向上させることができる。また、この場合、前述した第1の実施例における効果をも同様に得ることができる。
However, according to the second embodiment, the
<第3の実施例>
本発明の第3の実施例を示す図6では、前記第2の実施例の接合部10において交差中心に形成された前記ひし形状の孔部10aには、締付け具として、例えばボルト20を挿入され、単位鉄心2aを積層方向にナット21で締付けるように構成されている。この場合、最上部及び最下部の夫々の単位鉄心2aには抑え板22が配設されている。
<Third embodiment>
In FIG. 6 showing the third embodiment of the present invention, for example, a
変圧器(1)に対しては、積み込み時や輸送時の人為的な揺れ、或いは不可避的な励磁振動等が時に加わってしまう。しかし、上記第3の実施例によれば、単位鉄心2aは積層方向に締付けられて固定されているので、解けたりすることがなく、変圧器(1)全体としての強度を向上させることが可能となると共に、鉄心バインディング等が不要となるのでコスト性も良好となる。
なお、上記第3の実施例においては、締付け具としてボルト20及びナット21を用いたが、これに限定されるものではなく、例えばビレット等を用いてもよい。
The transformer (1) is sometimes subjected to artificial vibration during loading or transportation, or unavoidable excitation vibration. However, according to the third embodiment, since the
In the third embodiment, the
<第4の実施例>
本発明の第4の実施例を示す図7では、前記第3の実施例におけるボルト20の一端部に一体に設けられた吊り棒20aが変圧器構成物(図示せず)の一部に固定され、継鉄部30にて全体が宙吊り状態として構成されている。この場合、巻鉄心2と巻線3との間にある上下の空間に対して樹脂製のクランプ31を圧入し、巻鉄心2が変形しないように構成されるものであり、当該クランプ31同士は連結棒32で連結されている。
<Fourth embodiment>
In FIG. 7 showing the fourth embodiment of the present invention, a
磁区制御電磁鋼板を含め、一般的な電磁鋼板の巻回方向(長さ方向)に対して、特に脚部33に対して圧縮応力が加わると、この部分で磁束が流れにくくなり、これが磁気損失となることに起因して変圧器(1)の特性が悪化する。しかし、上記第4の実施例によれば、巻鉄心2の自重や巻線3の荷重等は前記変圧器構成物により支えられ、脚部33に対して圧縮応力が加わらないようにすることができるので、比較的簡単な構造で変圧器(1)の特性の悪化を防止することができる。
Including magnetic domain control magnetic steel sheet, become relative to the winding direction of the common magnetic steel sheets (length direction), the compressive stress to the legs 33 especially is applied, hardly flux in this portion to flow, which is a magnetic Due to the loss, the characteristics of the transformer (1) deteriorate. However, according to the fourth embodiment, the weight of the
<第5の実施例>
本発明の第5の実施例を、図8を用いて説明する。なお、第1ないし第4の実施例と同様の部分には同符号を付し、その詳細な説明を省略する。
第5の実施例では、各単位鉄心2aにより形成された接合部40は当該単位鉄心2aの巻回方向に夫々異なる角度をもって傾斜するよう、換言すれば各接合部40が幅方向の一端部に位置する基準点41を中心として放射状となるよう形成されている。つまり、夫々の接合部40(の切断端4)は巻回方向に対してθ=30°〜90°の範囲で、切断角度が順次10°毎増すように切断されており、このような構成の場合、隣接する単位鉄心2aの接合部40では、三角状で面積が夫々異なったラップ部42が形成され、これらの各ラップ部42は前記基準点41近傍から離れるに従って徐々に大きくなるものである。また、基準点41は積層方向に空隙となっている。
<Fifth embodiment>
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the first to fourth embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In the fifth embodiment, the
例えば、小型変圧器等においては、構造上の都合や寸法の要求等から継鉄部が長く取れない場合がある。この場合、例えば図2に示すようなステップラップ接合や、或いは図5に示すような交互ラップ接合にて接合部5や10を構成してラップ部6や11を形成しようとすると、前記継鉄部が短い故に、前記ラップ部6や11の一部(ラップ部6、11の端部における一部)が巻鉄心2の湾曲した部分、いわゆるコーナー部にまでかかってしまうことに起因して一部湾曲したラップ部6、11となってしまうため、正常な状態のラップ部6、11を形成できない、或いはできても非常に小さいような事態が起こり得る。しかし、ラップ部6、11を形成できない、或いは非常に小さいと、接合部5や10に達した磁束が上下どちらかの単位鉄心2aに渡れない、或いは渡り切れないので、磁束の流れが乱れ、高い磁気損失となってしまい、変圧器(1)の特性の悪化に繋がる。
For example, in a small transformer or the like, there is a case where the yoke portion cannot be removed for a long time due to structural reasons, dimensional requirements, and the like. In this case, for example, when the
しかし、上記第5の実施例によれば、小型変圧器のような継鉄部が長く取れない場合であっても、切断角度が夫々異なる接合部40を有する単位鉄心2aを積層することにより隣接する上下の前記単位鉄心2a同士の間に三角状の面積の異なったラップ部42を確実に、且つ正常な状態で確保することができ、接合部40に達した磁束はこのラップ部42により上下どちらかの単位鉄心2aに渡り、流れることができので、小型変圧器であってもその特性を悪化させることがない。
なお、上記第5も実施例においては、単位鉄心2aを7枚の構成としているが、この単位鉄心2aの枚数は特に限定するものではない。
However, according to the fifth embodiment, even when the yoke part such as a small transformer cannot be taken long, the
In the fifth embodiment, the number of
<第6の実施例>
上記第5の実施例における巻鉄心2を1ブロック43とし、このブロック43を2つ積層した構成をなす本発明の第6の実施例では、まず図9に示すように、各ブロック43、43毎の基準点41、41を幅方向に対向する両端部のずれた位置とし、これに基づいてこれら2つの基準点41、41を中心として放射状となるよう形成された各接合部40、40が、各ブロック43、43毎に180°ずれて互いが交差する位置となるように構成されている。
<Sixth embodiment>
In the sixth embodiment of the present invention in which the
また、図10に示す変形例では、前記2つの基準点41、41を幅方向の同端部における離れた位置とし、これに基づいてこれら基準点41、41を中心として放射状となるよう形成された各接合部40、40が、各ブロック43、43毎に反転して互いが交差する位置となるように構成されている。
例えば、小型変圧器等において、より広いラップ部が必要な場合は、前記ブロック43を複数段、例えば2段積層して構成し、前記ラップ部を広く取る工夫がなされている。しかし、このブロック43は、上記の通り、幅方向の一端部には基準点41が存在し、この基準点41は積層方向に空隙である。よって、前記ブロック43を積層して巻鉄心2とするとき、基準点41近傍での単位鉄心2aにおける各ラップ部42は小さいので、仮に前記基準点41が幅方向の一端部に揃って集中してしまうと、この部分では小さなラップ部42が集中してしまう。このような場合、特に設計磁束密度が高い小型変圧器においては、漏れ磁束がこの基準点41の揃った、換言すれば小さいラップ部42が集中した位置にて増加してしまうことに起因して、例えば前記図7に示したようなクランプ31等に渦電流を発生させると共に、この部分で局部的な温度上昇や熱曲がり等の事態を起してしまう。
Further, in the modification shown in FIG. 10, the two
For example, in a small transformer or the like, when a wider wrap portion is required, the
しかし、上記第6の実施例によれば、例えば図9の変圧器(1)では、基準点41を幅方向に対向する両端部のずれた位置とし、当該基準点41を幅方向の一端部に揃わせずに構成しているので、漏れ磁束による渦電流の発生部位を離し、これに起因したクランプ31等に対する局部的な温度上昇等を押させることができる。更に、隣接する上下の単位鉄心2a同士間のラップ部42を確実に確保することもできると共に、各接合部40において、その位置及び距離が互いに疎に形成され、切断端4の切断角度も互いに異なるようになるので、これら接合部40で磁束の集中による磁束密度の上昇や乱れ等を起こすことがなく、変圧器(1)の特性を向上させることができる。
However, according to the sixth embodiment, for example, in the transformer (1) of FIG. 9, the
また、図10の変圧器(1)では、前記基準点41を幅方向の同端部における離れた位置としているので、上記図9の変圧器(1)と同様の効果を得ることができる。
なお、上記第5及び第6の実施例においては、夫々の接合部40における切断端4の切断角度は30°〜90°の範囲で、切断角度間隔は10°毎で、夫々異なる角度となるよう構成にしたが、これに限定されるものではなく、切断角度、切断角度範囲、及び切断角度の間隔は単位鉄心2aの積層枚数等によって適宜変更可能であると共に、基準点41は各接合部40毎にずれるような構成としてもよい。
Further, in the transformer (1) of FIG. 10, since the
In the fifth and sixth embodiments, the cutting angle of the cutting
<第7の実施例>
本発明の第7の実施例を、図11及び図12を用いて説明する。なお、上記第1ないし第6の実施例と同様の部分には同符号を付し、その詳細な説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
第7の実施例では、単位鉄心2aの切断端4は、最初、図11(a)にて一点鎖線で示す左切断端50、及び二点鎖線で示す右切断端51のように互いが幅方向に面一の状態である。つまり、第1の実施例における図2(a)の状態である。そして、この状態で、左切断端50及び右切断端51が、押圧部材として、弾性体の例えば板ばねによって幅方向のずれた位置にて互いに反対方向から押圧されることにより、図11(a)の実線で示すように、互いの切断端50、51が幅方向にずれて、これら両切断端50、51が接触した状態の構成となる。これは、押圧により、左切断端50が図11(a)の下方にずれ、右切断端51が同図の上方にずれるためである。
<Seventh embodiment>
A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same parts as those in the first to sixth embodiments are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and only different parts will be described.
In the seventh embodiment, the cut ends 4 of the
単位鉄心2aの接合部5を密に接触させることは当該接合部5の磁気抵抗を大幅に減少させるため、変圧器(1)の特性を向上させるに非常に有効であるが、現実には構造上及び材質上、極めて困難である。しかし、変圧器(1)における寸法の要求等から、上記接合部5の幅があまりに大きいと前記要求された寸法に応じられないばかりか、当該接合部5を磁束が渡り切れず時に変圧器(1)の特性自体を大きく低下させてしまう。
Closely contacting the
しかし、上記第7の実施例によれば、接合部5において両切断端50、51は両幅方向のずれた位置から押圧され、これら切断端50、51は互いに接触して当該接合部5が閉じ、接合部5における磁気抵抗を大幅に減少させられるので、変圧器(1)の特性を向上させることができる。図12は、横軸に磁束密度(T)及び縦軸に50(Hz)時の鉄損(W/kg)をとって示す実験データのグラフである。この図12から明らかなように、上記効果は、特に磁束密度が1.30を超えた辺りから徐々に有効となり、磁束密度に比例して良好となるものである。
However, according to the seventh embodiment, both the cut ends 50 and 51 are pressed from the positions shifted in the width direction in the
また、製造時において、何らかの理由で接合部5の幅が予想よりも大きくなってしまった場合等でも、両切断端50、51を両幅方向から押圧することにより、この幅を狭めることができるので、例えば寸法誤差等を是正することができる。
なお、上記第7の実施例においては、押圧部材として板ばねを使用したが、これに限定されるものではなく、例えば波型ばねやコイルスプリング、或いはゴム等の樹脂を用いてもよい。
In addition, even when the width of the
In the seventh embodiment, the leaf spring is used as the pressing member. However, the present invention is not limited to this. For example, a wave spring, a coil spring, or a resin such as rubber may be used.
<第8の実施例>
本発明の第8の実施例では、単位鉄心2aの切断端は、最初、図13(a)にて一点鎖線で示す左切断端60及び二点鎖線で示す右切断端61のように互いが幅方向に面一であると共に、左切断端60が、右切断端61に対して10%傾斜して切断された状態である。そして、この状態で、左切断端60及び右切断端61が、両幅方向のずれた位置から押圧されることにより、図13(a)の実線で示すように、互いの切断端60、61が幅方向にずれて、両切断端60、61が接触した状態の構成となる。
<Eighth embodiment>
In the eighth embodiment of the present invention, the cut ends of the
接合部の幅を減少させるには、両幅方向からの押圧は有効な手段であるが、例えば押圧によるずれの曲率半径が小さく、更に切断端同士が平行の場合では、当該切断端同士の接触が点接触となってしまうことも起こり得る。このように切断端同士が点接触となると、接合部において部分的に大きな空隙が残り、結局は接合部における磁気抵抗を減少させられず、変圧器の特性を向上させるに至らない。 To reduce the width of the joint, pressing from both width directions is an effective means. For example, when the radius of curvature of displacement due to pressing is small and the cutting edges are parallel, contact between the cutting edges Can be point contact. When the cut ends are in point contact with each other in this way, a large gap partially remains at the junction, and eventually the magnetic resistance at the junction cannot be reduced, and the characteristics of the transformer are not improved.
しかし、第8の実施例によれば、左切断端(一方の切断端)60に対して右切断端(他方の切断端)61を10%傾斜させており、両幅方向からの押圧によって左切断端60の端部がいち早く右切断端61に接触すると共に、更に押圧が進むと左切断端60が確実に右切断端61と面接触することができるので、接合部62の空隙をより確実に閉じることができ、これに起因して前記接合部62の磁気抵抗を減少させることが可能となり、変圧器(1)の特性を確実に向上させることができる。ここで、一方の切断端に対し他方の切断端を傾斜させる角度の割合は10%以内が好ましく、これを超えると押圧の際に単位鉄心2aが大きく歪んでしまう自体が起こり得てしまう。
なお、上記第8の実施例においては、左切断端60を右切断端61に対して10%傾斜させて切断した構成であるが、これに限定されるものではなく、右切断端61に対して左切断端60を傾斜させて切断したり、或いは両切断端60、61を相対的に10%傾斜させて切断するようにしてもよい。
However, according to the eighth embodiment, the right cut end (the other cut end) 61 is inclined by 10% with respect to the left cut end (the one cut end) 60, and the left side is pressed by pressing from both width directions. Since the end of the cutting
In the eighth embodiment, the
<第9の実施例>
本発明の第9の実施例を、図14を用いて説明する。なお、上記第7の実施例と同様の部分には同符号を付し、その詳細な説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
第9の実施例では、図14に示すように、前述の第7の実施例に記載したような幅方向にずれて空間となった切断端50、51に、磁性体を含有した樹脂70が塗布されている。ここで、磁性体としては、例えば鉄粉が使用され、樹脂としては、例えばエポキシ樹脂が使用されるものであり、この樹脂70は空間となった、つまり空隙が生じた切断端50、51が単位鉄心2aの側面と面一となるように塗布されるものである。
<Ninth embodiment>
A ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the seventh embodiment are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and only different parts will be described.
In the ninth embodiment, as shown in FIG. 1 4, the
幅方向にずれて空隙が生じた切断端50、51に達した磁束は、それ以上流れることができず、急激に流れる方向を変更して近傍の単位鉄心2aに流れ込むため、時にこの部分で磁束の集中による磁束密度が急激な上昇や乱れが起こってしまい、変圧器(1)の特性が悪化する。
しかし、上記第9の実施例によれば、空隙が生じた切断端50、51には磁性体を含有した樹脂70が塗布されており、この切断端50、51に達した磁束はこの樹脂70を流れながら単位鉄心2aに緩やかに戻ることができるので、磁束の集中による磁束密度の急激な上昇や乱れ等が起こらず、変圧器(1)の特性が向上する。更に、時間の経過につれ樹脂70が硬化し単位鉄心2a同士、そして切断端50、51同士を互いに固着するので、鉄心バインディングが不要となりコスト性が良好となる共に、前記樹脂70が単位鉄心2aの振動や磁気騒音等を吸収するので、より高い品質の変圧器(1)を得ることができる。更に、中空状態の切断端50、51は鋭利であるが、樹脂70を塗布し単位鉄心2aの側面と面一とすることにより、前記切断端50、51が他の部材に引っかかったり、傷つけたりすることを防止できる。
なお、この第9の実施例の構成を第8の実施例に適用してもよい。
The magnetic flux that has reached the cut ends 50 and 51 where gaps have occurred in the width direction cannot flow any more, and the flow direction changes suddenly and flows into the neighboring
However, according to the ninth embodiment, the
The configuration of the ninth embodiment may be applied to the eighth embodiment.
<第10の実施例>
本発明の第10の実施例では、図15のように、前述の第1の実施例に記載したような接合部5の空隙に、上記第9の実施例と同様の樹脂70が密に充填されている。
前述の通り、空隙を有する接合部5は磁気抵抗が非常に高いために、磁束はこれを避けようと上下どちらかの単位鉄心2aに渡り、流れようとするわけだが、この場合、前述してきた通り、接合部5近傍で磁束の集中による磁束密度の上昇や乱れ等が起こり、変圧器(1)の特性が悪化する。
<Tenth embodiment>
In the tenth embodiment of the present invention, as shown in FIG. 15, the
As described above, since the
しかし、上記第10の実施例によれば、接合部5には磁性体を含有した樹脂70が密に充填されており、磁束はこの樹脂70を流れることができるので、前記接合部5における磁気抵抗が減少し、変圧器(1)の特性が向上すると共に、上記第9の実施例と同様の効果も得ることができる。
なお、上記第9及び第10の実施例における樹脂70は、様々な形状の切断端、接合部に対して塗布、或いは充填が可能であると共に、要旨を逸脱しない範囲で、塗布、充填箇所は適宜変更可能である。
However, according to the tenth embodiment, the
It should be noted that the
また、上記樹脂70において、この樹脂70に対して含有させる磁性体は70質量%前後が望ましく、これを離れると樹脂70の流動性や接着性等に問題が生じる。また、磁性体としては鉄粉だけに限らず、例えばフィライト粉等は前記鉄粉程は磁束を流せないが絶縁性が良好であり、仮に樹脂が巻線絶縁部(コイル絶縁部)等に流れ込んでも絶縁不良を起しにくい。
Further, in the
<第11の実施例>
本発明の第11の実施例を、図16を用いて説明する。なお、上記第5の実施例と同様の部分には同符号を付し、その詳細な説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
第11の実施例では、第5の実施例の接合部40における切断端4の切断角度を積層方向に夫々ことなるように構成の各単位鉄心2aに、位置決め部としての凹部80及び凸部81が1箇所に、かしめにより形成されている。凹部80及び凸部81は略円錐台形をなすものであり、単位鉄心2aの幅方向における一端部近傍に形成されている。各単位鉄心2aの凸部81は、隣接する単位鉄心2aの凹部80と互いに係合し、これに基づいて各単位鉄心2aは互いの相対的な位置がずれないようになっている。
<Eleventh embodiment>
An eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and only different parts will be described.
In the eleventh embodiment, each
複数枚の単位鉄心2aを積層する場合、これら各単位鉄心2aを1巻回毎に切断してから積層する訳だが、この場合、振動等によって各単位鉄心2aが幅方向ずれたり、或いはばらけると、正確にこれらの単位鉄心2a同士を再度正確に積層し直す、或いはこれらの各切断端4同士を再度正確に突合わせることは非常に困難である。
しかし、上記第11の実施例によれば、単位鉄心2aは夫々に形成された凹部80及び凸部81によって互いが係合し合うことができるので、各単位鉄心2aがずれたり、ばらけたりすることがなく、巻鉄心2の形成時において作業性が向上する。
When laminating a plurality of
However, according to the eleventh embodiment, since the
なお、上記第11の実施例においては、位置決め部を凹部80としたが、これに限定されるものではなく、例えばその形状は溝状であったり、凸部であったりしてもよい。
また、この第11の実施例の構成を、第1ないし第4、及び第6ないし第10の実施例に適用してもよい。
また、上記第1ないし第11の実施例においては、特に磁束密度1.5Tにおける磁束整列倍数が150以上を有する磁区制御電磁鋼板を用いるとよい。
In the eleventh embodiment, the positioning portion is the
The configuration of the eleventh embodiment may be applied to the first to fourth and sixth to tenth embodiments.
In the first to eleventh embodiments, it is particularly preferable to use a magnetic domain control electrical steel sheet having a magnetic flux alignment factor of 150 or more at a magnetic flux density of 1.5T.
また、上記第1ないし第11の実施例においては、電磁鋼板の巻回物を1巻回(ワンターン)毎に切断して単位鉄心2aを構成したが、例えば複数巻回毎に切断して単位鉄心を構成してもよく、この場合、複数巻回毎とは、2或いは3巻回毎が望ましい。
また、同じく上記第1ないし第11の実施例においては、単相の変圧器を適用したが、これに限定されるものではなく、例えばエンボス型鉄心や5脚型鉄心に用いる三相の変圧器に適用してもよい。
Moreover, in the said 1st thru | or 11th Example, although the wound material of the electromagnetic steel plate was cut | disconnected for every turn (one turn) and the
Similarly, in the first to eleventh embodiments, a single-phase transformer is applied. However, the present invention is not limited to this. For example, a three-phase transformer used for an embossed iron core or a five-leg iron core. You may apply to.
図面中、1は変圧器、2は巻鉄心、2aは単位鉄心、4は切断端、5は接合部、10は接合部、10aは孔部、20はボルト(締付け具)、21はナット(締付け具)、40は接合部、43はブロック、70は樹脂、50は左切断端(切断端)、51は右切断端(切断端)、60は左切断端(切断端)、61は右切断端(切断端)、80は凹部(位置決め部)である。 In the drawings, 1 is a transformer, 2 is a wound core, 2a is a unit core, 4 is a cut end, 5 is a joint, 10 is a joint, 10a is a hole, 20 is a bolt (clamp), 21 is a nut ( Fasteners), 40 is a joint, 43 is a block, 70 is resin, 50 is a left cut end (cut end), 51 is a right cut end (cut end), 60 is a left cut end (cut end), and 61 is right cut end (cut end), 80 is a concave portion (positioning portion).
Claims (9)
単位鉄心の切断端は、巻回方向に夫々異なる角度をもって傾斜するように構成されていることを特徴とする巻鉄心。 Constructed a strip of an electromagnetic steel sheet which is wound in a plurality of unit cores to single turn or multi-turn unit cores and cut into times, was Unishi I shall be the joint butt the cut end of each of the unit cores In the wound iron core,
The wound core is characterized in that the cut ends of the unit core are configured to be inclined at different angles in the winding direction.
前記単位鉄心の切断端は、巻回方向に50°〜75°の角度をもって傾斜するように構成され、
各単位鉄心は接合部の近傍で押圧部材により幅方向の両側から押圧され当該幅方向へずれることを特徴とする巻鉄心。 It is composed of a plurality of unit cores that are made by cutting a wound strip-shaped electrical steel sheet into one or more turns to make a unit core. In the wound iron core that has been shifted in the winding direction ,
The cutting end of the unit core is configured to be inclined at an angle of 50 ° to 75 ° in the winding direction,
Each of the cores is pressed from both sides in the width direction by a pressing member in the vicinity of the joint and is displaced in the width direction .
各単位鉄心の一方の切断端の切断角度に対して他方のそれが相対的に10%ずれていることを特徴とする巻鉄心。 In the wound iron core according to claim 3,
A wound core characterized in that the other core is displaced by 10% relative to the cutting angle of one cutting end of each unit core.
押圧部材は弾性体により構成されていることを特徴とする巻鉄心。 In the wound iron core according to claim 3 or 4 ,
A wound iron core, wherein the pressing member is made of an elastic body .
前記電磁鋼板がずれた箇所の側面には磁性体を含有する樹脂が塗布されていることを特徴とする巻鉄心。 In the wound iron core according to claim 3 or 4 ,
A wound iron core in which a resin containing a magnetic material is applied to a side surface where the electromagnetic steel sheet is displaced .
接合部には磁性体を含有する樹脂が充填されていることを特徴とする巻鉄心。 In the wound iron core according to any one of claims 1 to 6 ,
A wound iron core characterized in that the joint is filled with a resin containing a magnetic substance .
各単位鉄心には互いに係合する位置決め部が形成されていることを特徴とする巻鉄心。 In the wound iron core according to any one of claims 1 to 7 ,
Each unit core is formed with a positioning portion that engages with each other .
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